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發明授權專利:一種基于無人機的高鐵橋梁豎向動擾度測量方法

2020-01-18 16:43 性質:編輯 作者:Lvcoco 來源:無人機網
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無人機網(www.xgwpyg.shop)數據中心援引國家知識產權局的專利數據稱,發明授權專利:一種基于無人機的高鐵橋梁豎向動擾度測量方法,授權公告日:2019.12.06,授權公告號:CN109855822B,申請號:2019100316115,專利權人:中山大學; 中南大學

在這份發明專利中,描述了一種基于無人機的高鐵橋梁豎向動擾度測量方法,首先確定待測高鐵橋梁,在待測高鐵橋梁上布置測量點和兩個參考點。將具有相同的成像中心和成像分辨率的三臺相機安裝在無人機上,三臺相機分別能拍攝到測量點和兩個參考點,利用無人機上的三臺相機按照設定時間間隔同步對待測高鐵橋梁進行拍攝成像,根據三臺相機拍攝得到的圖像計算待測高鐵橋梁豎向動擾度。采用本發明提供的測量方法,能夠不受環境振動影響,可實現靈活易操作的高鐵橋梁動擾度高精度測量,且測量過程簡單高效。

基于視覺測量技術的高鐵橋梁動位移測量需要在待測橋梁的附近架設配備長焦鏡頭的相機,通過相機對橋梁待測部位成像,記錄待測部位不同時刻在圖像上的位置,再根據橋梁待測部位在圖像上的位置變化計算橋梁待測部位的實際位置變化,從而得到橋梁該部位的動位移。待測部位可以是橋梁上的自然表面,也可以粘貼或固定特殊制作的光學標志。

現有的機器視覺測量方式,需要對架設的相機進行嚴格的標定,以確定相機視場與待測目標的相對位姿關系,保證得到待測點在豎直方向的位置變化。這樣的標定通常是在地面上選擇若干絕對坐標已知的控制點,通過控制點對相機的絕對位姿進行標定。

此外,相機成像時對環境要求很高,因為測量過程容易受到環境影響,致使最終測量精度不能滿足要求。例如,當相機架設在公路近旁時,過往車輛引起的路面振動會直接影響到相機的姿態穩定,難以達到亞毫米量級的測量精度要求。

因此,研究一種對測量環境條件要求低,甚至能夠不受環境振動影響,可實現高鐵橋梁動擾度精度測量的方法是非常必要的。

針對現有技術存在的缺陷,該發明提供一種基于無人機的高鐵橋梁豎向動擾度測量方法,該方法不受環境振動影響,可實現靈活易操作的高鐵橋梁動擾度高精度測量,且測量過程簡單高效。

為實現該發明的技術目的,采用以下技術方案:

一種基于無人機的高鐵橋梁豎向動擾度測量方法,包括:

S1確定待測高鐵橋梁,在待測高鐵橋梁上布設左側參考、中間測量點以及右側參考點;

S2在無人機上設置三臺相機,三臺相機分別對應拍攝待測高鐵橋梁上的左側參考點、中間測量點以及右側參考點;

S3利用無人機進行飛行測量;

控制無人機飛行到兩個參考間的中垂線上,無人機上的三臺相機分別對準待測高鐵橋梁上標記的左側參考點、中間測量點、右側參考點;三臺相機同步對待測高鐵橋梁拍攝成像;

S4計算待測高鐵橋梁豎向動擾度;

根據三臺相機拍攝得到的圖像,分別計算得到世界坐標系下中間測量點、左側參考點、右側參考點在豎起方向上的相對位移,進而得到高鐵橋梁豎向動擾度。

基于機器視覺的橋梁擾度相對測量示意圖

相機位置姿態變化引起圖像變化示意圖

根據參考對測點位置進行修正并求圖像上的擾度的示意圖

無人機上三相機以及相機與待測高鐵橋梁的示意圖

無人機三相機視場測量橋梁跨中豎向動位移的示意圖

無人機(相機)的正下視理想觀測位置

無人機與地面固定物以安全繩連接示意圖

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